當(dāng)一艘貨輪的壓載水不經(jīng)意間將淡水水域的鯽魚(yú)帶入近海,當(dāng)一場(chǎng)暴雨引發(fā)的洪水讓河流中的草魚(yú)涌入河口再隨潮汐進(jìn)入海洋,一個(gè)看似簡(jiǎn)單卻暗藏生物學(xué)奧秘的問(wèn)題便浮現(xiàn)出來(lái):這些離開(kāi)淡水家園、闖入海洋的魚(yú)類,是否還能被稱作淡水魚(yú)?
淡水魚(yú)
生物學(xué)中,淡水魚(yú)并非按親緣關(guān)系劃分,而是以長(zhǎng)期適應(yīng)的鹽度為核心標(biāo)準(zhǔn)。淡水魚(yú),通常指一生中的很長(zhǎng)時(shí)間都生活在低鹽度水域的魚(yú)類。這一標(biāo)準(zhǔn)背后,是魚(yú)類數(shù)千萬(wàn)年進(jìn)化形成的“基因印記”,環(huán)境改變難以使其短期內(nèi)消失,即使進(jìn)入海洋,它們還是淡水魚(yú)。
淡水魚(yú)最核心的系統(tǒng)是滲透壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
淡水魚(yú)(A)和海水魚(yú)(B)的滲透壓調(diào)節(jié)。
淡水鹽度遠(yuǎn)低于魚(yú)類體液,水分會(huì)持續(xù)滲入體內(nèi),為此它們進(jìn)化出高效排水、主動(dòng)吸鹽的機(jī)制:腎臟腎小球數(shù)量多、過(guò)濾效率高,同時(shí)鰓部氯細(xì)胞主動(dòng)吸收鹽分,維持體液穩(wěn)定,這種排水保鹽模式,與海水魚(yú)排鹽保水策略截然相反。
淡水魚(yú)的呼吸、繁殖也適配淡水環(huán)境。
淡水溶解氧含量高、水流平緩,所以淡水魚(yú)的鰓絲細(xì)長(zhǎng)密集,便于高效吸氧;而海水魚(yú)的鰓絲更堅(jiān)韌,泌鹽細(xì)胞發(fā)達(dá)。繁殖時(shí)鯉魚(yú)、草魚(yú)等淡水魚(yú)會(huì)在水草區(qū)產(chǎn)卵,魚(yú)卵借黏性附著水草,避免被沖走;而海水魚(yú)的卵則多為浮性,隨洋流擴(kuò)散。這些由基因決定的特性,不會(huì)因入海而立刻改變,如同人類短期赴高原,低海拔呼吸機(jī)制不會(huì)瞬間適配高海拔。
因此,入海后的淡水魚(yú)未失去淡水魚(yú)的核心特征,生理系統(tǒng)還仍是淡水環(huán)境的專屬裝備,海洋對(duì)它們而言只是充滿挑戰(zhàn)的陌生戰(zhàn)場(chǎng)。
海洋環(huán)境的考驗(yàn)是一場(chǎng)“極限挑戰(zhàn)”
海洋與淡水的差異,從鹽度到天敵體系都對(duì)淡水魚(yú)構(gòu)成嚴(yán)峻考驗(yàn),其中最致命的是鹽度劇變引發(fā)的生理危機(jī)。
海水中的鹽度是淡水中的數(shù)十倍。
淡水魚(yú)入海后,排水保鹽系統(tǒng)瞬間失效:體液鹽度遠(yuǎn)低于海水,水分滲出速度加快,高濃度鹽分同時(shí)涌入體內(nèi)。由于淡水魚(yú)腎臟排鹽能力弱,體內(nèi)鹽度會(huì)快速升高,引發(fā)鹽中毒,細(xì)胞脫水萎縮、器官功能紊亂。以草魚(yú)為例,進(jìn)入海水后,數(shù)小時(shí)內(nèi)會(huì)出現(xiàn)體表干燥、行動(dòng)遲緩,一天左右便會(huì)因?yàn)檠h(huán)衰竭死亡。這并非不適應(yīng),而是生理系統(tǒng)的崩潰。
例如鯉魚(yú)來(lái)說(shuō),進(jìn)入大海后,隨著鹽濃度的提升,它們能夠敏銳感知到變化。
海洋的溶解氧環(huán)境也具威脅。
表層水溶解氧雖與淡水接近,但1000米以下深層水因缺乏光合作用、有機(jī)物消耗氧氣,常形成缺氧區(qū),近岸的赤潮還會(huì)進(jìn)一步降低氧含量,形成死亡水域。淡水魚(yú)鰓部適配高氧低鹽環(huán)境,在低氧中吸氧效率下降,會(huì)導(dǎo)致窒息。同時(shí),海洋近岸洋流速度遠(yuǎn)超淡水魚(yú)的游速,淡水魚(yú)易被沖散至無(wú)食物、無(wú)遮蔽區(qū)域,陷入迷路+饑餓的困境。
更嚴(yán)峻的是食物鏈與天敵的陌生化。
淡水魚(yú)多以水草、淡水浮游動(dòng)物為食,而海洋食物如硅藻、磷蝦、海藻,形態(tài)與營(yíng)養(yǎng)差異大,淡水魚(yú)常無(wú)法識(shí)別或消化。淡水魚(yú)入海后,因捕不到磷蝦、消化不了海藻,1周左右便會(huì)饑餓消瘦。且海洋中的小型鯊魚(yú)、海鳥(niǎo)、金槍魚(yú)等天敵,是淡水魚(yú)從未接觸過(guò)的;它們躲入水草的防御機(jī)制在開(kāi)闊海洋中毫無(wú)用處,極易成為獵物。
淡水魚(yú)和海水魚(yú)面對(duì)不同環(huán)境時(shí)的不同適應(yīng) 來(lái)源:浙江海洋監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)
這些考驗(yàn)表明,海洋對(duì)絕大多數(shù)淡水魚(yú)是生存禁區(qū),它們的生理與行為無(wú)法適配海洋規(guī)則,入海結(jié)局多為死亡。
廣鹽性魚(yú)類的特殊生存智慧
多數(shù)淡水魚(yú)入海即亡,但少數(shù)廣鹽性魚(yú)類能在淡水、咸淡水,甚至海水中短期生存,不過(guò)它們并未變成海水魚(yú),只是進(jìn)化出更靈活的適應(yīng)機(jī)制,本質(zhì)仍屬淡水魚(yú)。
廣鹽性魚(yú)類
原產(chǎn)非洲淡水湖泊的羅非魚(yú),能在咸淡水中繁殖。其秘訣是滲透壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)的雙向切換:從淡水進(jìn)入咸水時(shí),鰓部氯細(xì)胞數(shù)量增加幾倍,酶活性增強(qiáng),從吸鹽轉(zhuǎn)為泌鹽,同時(shí)腎臟減少濾過(guò)率,尿量降低,減少水分流失。但羅非魚(yú)的適應(yīng)也有上限,它們無(wú)法在純海水中完成生命周期。
更特殊的是鰻鱺,其生命周期呈現(xiàn)淡水生長(zhǎng)、海洋繁殖模式:幼鰻從海洋進(jìn)入淡水,生長(zhǎng)5-8年后,洄游至深海產(chǎn)卵,成魚(yú)產(chǎn)卵后死亡,幼鰻再返回淡水。洄游前,鰻鱺會(huì)合成大量尿素,將體液滲透壓提升至接近海水水平,減少水分流失,同時(shí)增強(qiáng)鰓部泌鹽能力。但這種適應(yīng)僅為完成繁殖,成魚(yú)無(wú)法在海洋長(zhǎng)期生存,幼鰻仍需返回淡水生長(zhǎng)。
可見(jiàn)廣鹽性魚(yú)類的海洋適應(yīng)是對(duì)特定環(huán)境的臨時(shí)應(yīng)對(duì),基因仍決定其核心生存環(huán)境為淡水,海洋只是“臨時(shí)驛站”。即便能在海水中短期生存,它們?nèi)詫俚~(yú)。
來(lái)源:數(shù)字北京科學(xué)中心
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